来源时间为：2023-02-20
数控、国产化率提高，机床行业持续向好
券商研报精选国君高端装备徐乔威2023-02-2011:12:05
报告导读
机床是现代工业发展的重要基石，国内机床数控率、高端机床自产率低，机床行业进入10年的迭代周期，叠加疫情后自动化上行周期，机床行业有望深度受益。
投资要点
·投资要点：数控化率提升 国产替代将为国产机床带来长期增长空间。23年1月企业信贷端加速延续，单月新增企业中长期贷款35000亿元/同比 66.7/环比 189.0，创历史同期新高。本轮企业信贷好转加速制造业产能投放，国内高端数控机床需求有望高增。资本端建议关注国内数控机床研发技术突破及国产替代进度。维持对机床行业的增持评级。
·推荐标的：1）持续布局数控系统及五轴机床研发的数控机床头部企业、、。2）传统机床行业龙头，近年业绩逐步改善的、；3）布局了工业及机床领域，发挥协同效应的、；4）推动智能制造一体化的；5）深耕数控机床技术研发的。
·机床市场规模较大，长期看数控化率提升 国产替代，中期看机床十年周期，短期看通用自动化复苏。1）2022年金属加工机床行业规模为1825亿元/-1.2，2001-2020年机床产量数控化率从6.85提升到43.19，而发达国家数控化率在80以上，国内仍有较大提升空间。2018年高中低端机床国产化率分别为6、65、80，以五轴机床为主的高端机床国产化率较低，工业母机作为工业体系的基石，国产替代至关重要。2）机床使用寿命为10年，2011-2014年机床销量处于高位，2014-2019年进入下行期，预计2019-2024年将进入上行期；且从更新周期看，2011-2014年的机床销量有望在2021-2024年迎来更新换代。3）通用自动化有望开启新一轮上升周期，企业中长期贷款走高释放复苏信号。根据历史规律，制造业完整周期约3.5-4年，预计行业下行周期拐点将至。
·中国机床行业分散，国内厂家积极研发缩小与国际品牌的技术差距。我国机床行业大而不强，整体竞争格局较为分散。但随着国产龙头品牌地不断发展，技术快速迭代，已经在机床核心零部件如数控系统、传动系统、刀具等方面取得突破。2021年国内五轴机床市场空间约80亿元，2025年有望达到124.4亿元。五轴机床国产化率预计不足20，未来仍有很大的提升空间。
·风险提示：宏观经济复苏不及预期、核心零部件进口受阻、原材料价格波动。
01
机床：现代工业发展的重要基石1.1.机床是制造机器的机器，在制造业中发挥重要作用
机床是制造机器的机器。机床是机械加工中的重要工具，一般通过切削、钻孔、磨削、剪切等方式处理或加工金属或其他刚性材料。根据处理材料的不同，机床包括金属加工机床、木工机床、特种机床等。目前与工业生产制造关系更密切的主要是金属加工机床。
金属加工机床包括金属切削机床和金属成形机床。金属成形机床包括折弯机、剪板机、冲床、锻压机床、激光加工机等。金属成形机床通过其配套的模具对金属施加强大作用力使其发生物理变形从而得到想要的几何形状。金属切削机床是使用最广泛、数量最多的机床类别。金属切削机床按照加工性质和所用刀具可以分为车床、铣床、刨床、磨床等。随着数字控制系统在机床上的广泛应用，数控机床是目前机床高端化的主要发展方向。数控机床能够根据数控系统，使机床按照系统要求自动加工零件。
加工中心是具备多种加工性质的数控机床。加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。由于加工中心一次装夹可完成多种工序，因此加工中心相比一般数控机床具有误差小、效率高等优点。加工中心根据结构不同可以分为立式加工中心、卧式加工中心和龙门加工中心等。
1.2.机床应用广泛，金属切削机床是主要应用机型
机床下游应用广泛。机床产业链可分为上游、中游、下游三个环节。上游环节包括原材料及零部件，主要是数控系统、传动系统以及机床主体零部件等。中游包括各类机床，以金属切削机床和金属成形机床为主。下游则广泛应用于汽车制造、航空航天、工程机械、模具制造、3C电子、电力设备、船舶、军工等行业。我们认为中国下游行业中，新能源车、军工、精密模具、半导体、风电、光伏等行业景气度较好，会为中国机床产业带来新的需求。
全球机床行业经历了连续下滑，在2021年快速复苏。根据VDW数据，2021年全球金属加工机床产值达到了709亿欧元，同比增长20。但在此前全球机床行业经历了连续下滑。尤其受2020年疫情影响，全球金属加工机床产值同比下滑接近20。
金属切削机床是使用最广泛、数量最多的机床类别。根据VDW数据，2021年全球金属加工机床产值达到了709亿欧元，同比增长20，其中，全球金属切削机床产值为501亿欧元，同比增长23。金属成形机床产值为207亿欧元，同比增长12。过去几年来，金属切削机床与金属成形机床的产值比例基本维持在7：3的水平。
1.3.中国机床行业集中度不断提升，但整体竞争格局仍然较为分散
中国机床产业竞争格局分散。过去几年中国机床行业集中度不断提升，但整体竞争格局仍然较为分散。据MIR测算，中国机床行业在2020年CR10仍不足30，2021年CR10不足40，单一企业市场占有率不足6。过去以沈阳机床为代表的国有企业是机床行业的主导者。随着机床技术和市场的不断革新，以创世纪为代表的民营企业后来居上。民营企业逐渐成为中国机床行业的领导者。
五轴厂商竞争梯队明显，各有擅长方向。五轴加工中心的参与者主要分三个竞争梯队。第一梯队为欧美系厂商，产品性能强精度高，稳定性强，其中以GROB和DMGMORI为代表。第二梯队为内资厂商，BJJD和KEDE作为代表，在系统软件研发和整机技术上渐渐成熟。第三梯队为中国台湾厂商，如QUICKJET、WELE、KEN等，五轴非其主要业务，出货量小。从主流厂商分析，各厂商擅长方向不同。北京精雕销量大幅领先，单价较低，主销小型五轴精雕机（100-200万左右）。GROB出货产品单价高（国产300万以上，进口500万以上）数量大，总金额排名第一。DMGMORI五轴机在国内航天军工领域知名度较高。
五轴市场国产量大价廉，未来市场仍有巨大空间。中国五轴市场国产销量大，进口产品销售额高。中国五轴加工中心出货以立式为主，立式五轴厂商集中度低于卧式厂商。产品结构方面，中国五轴出货以转台结构为主，其次是双摆头和一摆一转。转台和双摆头多为立式，而一摆一转则基本为卧式为主。下游行业以航天军工为主流，汽车行业规模巨大，模具行业应用则逐步增加。数控系统方面，外资企业如西门子、发那科、海德汉和三菱是龙头。
1.4.五轴加工中心技术门槛最高，是国产机床主要突破的方向
加工中心按联动轴数分类，可分为三轴加工中心、四轴加工中心和五轴加工中心。5轴联动是机床实现任意角度加工所需要的最少轴数，也是实现空间任意曲面加工的必备技术。在5轴加工中心上，刀具在X、Y和Z轴上线性移动，并可绕X和Z轴旋转，以从任何方向接近工件。五轴加工中心可以用来加工任意复杂曲面零件，包括叶轮、叶片、发电机转子、涡轮转子等复杂曲面零件。
五轴加工中心具备高精度、高效率等优点，具备不可替代性。五轴加工中心性能优越、稳定性强，单价较贵，是机床中技术难度最高的类别之一。五轴机床加工精度较高，一般在0.05mm以上，部分先进机型加工精度可到纳米级，从而满足高加工精度要求的工艺流程。对于高端制造产业，对于加工难度、精度要求很高，因此五轴加工中心具备不可替代性。主要优点包括：在一次设置中加工复杂形状以提高生产率；减少夹具准备工作，节省时间；提高产量，缩短交付时间；工件不会跨多个机床移动，因此能获得更高的零件精度；能够使用更短的切削刀具以获得更高的切削速度和更少的刀具振动；实现卓越的表面光洁度和更好的零件质量。
五轴加工中心下游主要为汽车、航天军工、模具三大部分。汽车和航天军工是五轴机床应用的最大下游，各占30和25。汽车上主要应用部件是增压叶轮，缸体缸盖，变速箱等大壳体，其加工精度要求高，高端机床需求量大。航天军工产业的叶轮叶片对五轴的依赖度较大。其次则是精密模具中的复杂模具需要用到五轴机床，占17。通用机械应用占比10以及其他下游应用占比18。
汽车行业：主要应用于汽车产线上，其次用于加工带斜孔或复杂曲面的汽车零部件（涡轮增压器叶轮、汽车卡钳、轮向节、ABS阀体）。汽车行业主要考虑加工效率，因此高效率五轴如SW（3 2）和CHIRON（双主轴）五轴均以高效而在汽车行业知名度高。工厂环境一般较差，偏好抗干扰更强的设备。
航天军工：用于加工叶片、叶轮和机座，其他还有飞机翼板、翼肋、型框等大型结构零部件，追求精度和质量。
精密模具：五轴适用于各行业的复杂精密模具加工，如汽车车身模具、轮胎模具等。模具零件一般形状比较复杂，对表面的加工质量和加工精度要求高。
2021年中国五轴市场空间约80亿元人民币，2025年有望达到124.4亿元人民币。根据QYResearch数据，2021年全球五轴数控机床市场规模约为74.8亿美元，其中中国市场占全球比重约为16.7，对应市场空间12.4亿美元，折合人民币80.3亿元。
02
行业前景：中国机床行业发展空间广阔，三大因素驱动中长期增长
2.1.长期驱动因素一：数控化率提升
数控机床大势所趋，市场需求与产业政策加速推进渗透。随着我国制造业的发展和进步，市场上的产品规格不断丰富，市场对于高精度、高效率切削的需求日趋旺盛。《中国制造2025》提出从制造业大国向制造业强国转变，最终实现制造业强国的目标，而机床是工业之母，是实施制造强国战略的有力抓手，因而将高档数控机床列为大力推动突破发展的重点领域之一，国家和有关部门陆续制定了一系列产业政策以支持数控机床的发展。
近年来中国机床出口总量持续提升，进口数量有所下降，显示中国机床行业发展较快，在国际上具备一定竞争力。尽管中国机床产值位居世界第一，但是对比中国进出口机床单价发现，中国出口机床单价低，更多是依靠低价格优势抢占市场份额。中国进口机床单价较高，说明中国高端机床仍然依赖进口。尽管过去几年来，中国出口机床的单价不断提升，但平均单价仍然仅为进口机床的1/300。在数控机床方面，中国出口单价有所提升，但与海外高端机床价格差距仍然较为明显。根据海关总署数据，2021年中国数控机床进口数量为13,694台，进口金额为26.77亿美元，进口均价为19.55万美元/台。2021年中国数控机床出口数量为58,231台，出口金额为11.17亿美元，出口均价为1.92万美元/台。中国机床出口集中在中低端市场，高端数控机床进口依赖较大，技术水平差异较大。
中国机床数控化率仍然较低，还有较大提升空间。根据MIR统计数据，中国2001-2020年机床产量数控化率从6.85提升到43.19，提升明显。但发达国家机床数控化率一般为80以上，说明中国机床数控化率仍然较低，还有较大的提升空间。根据《中国制造2025》规划，我国关键工序数控化率在十四五期间将达到50。另外，中国中高端机床国产化率仍有较大的提升空间。2018年统计显示，高中低端机床国产化率分别为10、65、80，以五轴机床为主的高端机床国产化率较低。
机床核心零部件国产化率较低。机床的核心零部件包括数控系统、驱动系统、传动系统、刀库以及结构等。数控系统：我国中低档数控系统基本国产化，国内数控系统专业供应商包括华中数控、广州数控等。高档数控系统，尤其是五轴联动数控系统仍被外资垄断，主机厂如科德数控、北京精雕自产五轴联动数控系统配套使用。驱动系统：分为液压驱动（液压泵阀、油缸）和电驱动（例如伺服驱动器和步进电机），全球龙头企业包括日本发那科、安川，德国西门子，博世力士乐等。结构：钣焊件和铸件影响机床稳定性，出于环保考虑，海外机床龙头普遍全球采购钣焊件，结构部件的国产化率较高
